Es tan raro que la ciencia no lo esperaba: el sistema planetario que ha vuelto locos a los astrónomos
Los astrónomos de la NASA y el ESO detectan un sistema planetario que rompe todos los modelos: tres cuerpos orbitando en un plano perfecto
Un equipo internacional de astrónomos liderado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) y el Instituto Nacional de Astrofísica italiano (INAF) ha descrito un sistema planetario tan singular que desafía los modelos actuales sobre cómo se forman los planetas. Se llama TOI-201, se encuentra a varios cientos de años luz de la Tierra y está compuesto por tres cuerpos: una enana marrón, un Júpiter caliente y una supertierra rocosa, todos orbitando en un plano perfectamente alineado alrededor de su estrella. La combinación es tan poco frecuente que los propios astrónomos han calificado el hallazgo de «sistema planetario improbable».
El descubrimiento, publicado esta semana en la prestigiosa revista científica Nature, se ha realizado combinando datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA con nuevas observaciones desde el Observatorio de La Silla, en Chile. Y abre un debate de fondo sobre cómo se forman los planetas en presencia de cuerpos masivos con órbitas caóticas. La ciencia se enfrenta, otra vez, a un escenario que sus modelos no habían anticipado.
Qué son los tres cuerpos del sistema TOI-201
El sistema estudiado por los astrónomos está compuesto por tres cuerpos con características muy distintas entre sí, orbitando la misma estrella:
- TOI-201 c (la enana marrón): es el cuerpo más masivo del sistema. Su masa está cerca del límite superior teórico para los planetas gigantes, lo que la sitúa en la frontera entre los mayores gigantes gaseosos y las auténticas enanas marrones (objetos intermedios entre planetas y estrellas). Tiene un periodo orbital de 2.881 días (unos ocho años terrestres) y una órbita extremadamente elíptica.
- TOI-201 b (el Júpiter caliente): un gigante gaseoso a temperatura elevada con una órbita de apenas 53 días. Está mucho más cerca de su estrella que Júpiter del Sol.
- TOI-201 d (la supertierra rocosa): un planeta sólido más masivo que la Tierra, con una órbita muy corta de solo 5,8 días. Está prácticamente pegado a su estrella.
Los tres cuerpos, pese a sus enormes diferencias de masa, temperatura y composición, comparten un rasgo excepcional: orbitan en el mismo plano, lo que los astrónomos definen como un «sistema restringido» o «coplanario». Es un rasgo muy poco frecuente cuando uno de los cuerpos del sistema tiene una órbita tan elíptica como la de la enana marrón TOI-201 c.
Se trata del objeto en tránsito con el periodo orbital más largo del que se ha podido determinar la masa hasta la fecha, un hito para la caracterización de exoplanetas y enanas marrones distantes.
Aquí está la parte más sorprendente del hallazgo por los astrónomos. Los modelos tradicionales de formación planetaria predicen que los gigantes gaseosos se forman normalmente a distancias de 2 a 3 unidades astronómicas (UA) de su estrella. Además, en presencia de un cuerpo tan masivo y con una órbita tan excéntrica como la de la enana marrón TOI-201 c (con una excentricidad de 0,622), lo esperable sería que su influencia gravitacional impidiera la formación de otros planetas en el sistema, o al menos los desestabilizara.
En TOI-201, sin embargo, ha ocurrido lo contrario. La enana marrón no impidió la formación de planetas vecinos, sino que los «obligó» a formarse en una franja muy estrecha del disco protoplanetario primordial, cerca del borde interior del disco. Es decir, TOI-201 c actuó como una barrera gravitacional que redirigió la formación planetaria hacia zonas mucho más próximas a la estrella. El resultado es una supertierra pegada a la estrella, un Júpiter caliente algo más lejos y una enana marrón masiva en órbita muy elíptica manteniendo el sistema estructurado.
Cómo se ha detectado un cuerpo tan lejano por los astrónomos
La detección por los astrónomos de TOI-201 c ha requerido una combinación excepcional de técnicas de observación astronómica. El equipo determinó la masa del objeto observándolo durante un único tránsito frente a su estrella, un hito extraordinario para un cuerpo con un periodo orbital de casi 8 años. Estos datos se combinaron con observaciones espectroscópicas de telescopios terrestres y con nuevas mediciones de velocidad radial obtenidas por dos instrumentos del Observatorio de La Silla del ESO: el espectrógrafo FEROS y el espectrógrafo PLATO Spec.
La combinación de estos tres métodos científicos permitió afinar la caracterización del sistema con una precisión hasta ahora inédita para cuerpos tan lejanos. Y hay una cuarta técnica esperando a sumarse: cuando se publique la próxima liberación de datos del telescopio espacial europeo Gaia (DR4), la astrometría espacial permitirá reconstruir tridimensionalmente la órbita de la enana marrón, cerrando el análisis completo de este sistema único.
Más allá del interés puntual del descubrimiento por los astrónomos, TOI-201 abre una nueva perspectiva en el estudio de la formación planetaria. Actualmente hay más de 6.316 exoplanetas confirmados según la NASA, y el catálogo crece cada semana con nuevos hallazgos gracias a misiones como TESS y a los grandes telescopios terrestres. Sistemas como TOI-201 permiten a los astrónomos reformular los modelos teóricos sobre cómo emergen planetas y enanas marrones en configuraciones inesperadas.
Uno de los aspectos más interesantes del hallazgo por los astrónomos es la posibilidad de estudiar TOI-201 c mediante cuatro métodos científicos distintos simultáneamente: tránsitos fotométricos, variaciones del tiempo de tránsito (TTV), velocidades radiales y astrometría espacial (cuando estén disponibles los datos de Gaia DR4). Es el primer cuerpo celeste conocido con esta capacidad, lo que lo convierte en un laboratorio natural único para poner a prueba las herramientas actuales de la astrofísica y para calibrar los futuros descubrimientos en el catálogo internacional de exoplanetas.
